JPH081880B2 - 分極性電極の製造法 - Google Patents

分極性電極の製造法

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JPH081880B2
JPH081880B2 JP62212093A JP21209387A JPH081880B2 JP H081880 B2 JPH081880 B2 JP H081880B2 JP 62212093 A JP62212093 A JP 62212093A JP 21209387 A JP21209387 A JP 21209387A JP H081880 B2 JPH081880 B2 JP H081880B2
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昭彦 吉田
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電気二重層キャパシタや電池あるいはエレ
クトロクロミックディスプレイに用いる分極性電極の製
造法に関する。
従来の技術 従来の技術を電気二重層キャパシタを例にとり、説明
する。ペーパ状の分極性電極に黒鉛を含んだものとして
は特開昭61-84819号公報に示されているものがある。こ
のものは活性炭繊維とバインダーとから構成されたペー
パ状の分極性電極1の片面にアルミニウム,ニッケル等
の集電体2を形成し、その一対(2個)をセパレータ3
を介して相対向させ、これらを電解液とともに金属ケー
ス4と封口板5および両者を絶縁するガスケット6によ
って図に示す状態に密封したものである。
また活性炭繊維布を分極性電極に用いるものは、比表
面積が2500m2/gと大きくでき、また不純物も少なく電気
二重層キャパシタに適しているが、活性炭粉末と比較す
ると大変高価であり、加圧しないと空隙率が90%以上占
めており、(加圧しても60%以上占める)空間部分のロ
スが大きい。以上のように空間部分が多いため、繊維ど
うしの接触が少なく、接触抵抗が大きくなる。
さらに活性炭粉末をフッ素樹脂で結合させ、集電体に
保持させて分極性電極としたものもある。
発明が解決しようとする問題点 上記のような構成の分極性電極は、ペーパ状の場合強
度を高めるためにバインダーの含有量が多くなり、抵抗
値が大きいためインピーダンスも高くなり、また純度が
低く使用電圧を高くできない。また活性炭繊維布の場合
には、空間効率が低く高価である。活性炭粉末を用いた
場合でもバインダーの含有量が多くなり抵抗値が大きく
なる。さらに上記のような構成では分極性電極の加工時
に粉塵が飛散し、ケーシング時に問題が生じる。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するため黒鉛微粉末,活
性炭繊維,パルプおよび分散剤の混合物を抄造して得た
活性炭繊維ペーパをコロイダルカーボン溶液,フッ素樹
脂溶液あるいはこれらの混合溶液に浸漬しその後乾燥し
て活性炭繊維ペーパに黒鉛とフッ素樹脂を担持させるも
のである。
作用 上記の構成により、分極性電極の活性炭繊維密度を高
め、抵抗を低減してエネルギー密度を高くするととも
に、急速充電に適し、信頼性の高い分極性電極を実現す
ることができる。またケーシング時に分極性電極の崩壊
あるいは粉塵の飛散がなくなる。
実施例 以下本発明のキャパシタの実施例を説明する。なお、
本発明のキャパシタの構成は、図に示したものと同様で
ある。
(実施例1) 黒鉛微粉末(平均粒径5ミクロンの鱗状黒鉛)、活性
炭繊維(長さ2〜3mm、比表面積2000m2/g(フェノール
系))、パルプ(クラフトパルプ)、分散剤(ポリエチ
レングリコール)とを抄造し黒鉛微粉末,活性炭繊維,
パルプがそれぞれ重量比で20対65対15の活性炭繊維ペー
パ(厚み550ミクロン、坪量130g/m2)を得た。分散剤は
ペーパにほとんど残留していなかった。このものをコロ
イダルカーボン水溶液に浸漬後130℃で0.5時間熱風乾燥
した。ここで用いたコロイダルカーボンは、サブミクロ
ンの黒鉛粒子と微量のアンモニアおよび2%程度の有機
バインダーから成り、現在主にブラウン管の内壁に塗装
し、集電皮膜として使用されている。上記の加工物を次
に0.5重量%濃度のフッ素樹脂水溶液に浸漬した後、遠
赤外線を用いて150℃で乾燥した。このような成型体を
直径6mmに打ち抜いたところ、ほとんど粉塵は生じなか
った。コロイダルカーボンの担持量は20g/m2であり、繊
維間に皮膜を形成して繊維を連結している。このように
して得られた分極性電極1の片面に集電体2としてアル
ミニウム層をプラズマ溶射法を用い200μmの厚さに形
成し、図に示したコイン型キャパシタを構成した。な
お、セパレータ3には、直径10mmのポリプロピレン製多
孔膜を用いた。このセパレータを介し上記2個の分極性
電極1を相対向させた後、テトラエチルアンモニウムの
ホウフッ化塩(Et4NBF4)を電解質とした1モル/lのプ
ロピレンカーボネートを電解液として注入後封口し、コ
イン型キャパシタを作成した。このキャパシタを2.8Vで
充電後1mAで定電流放電した。これを70℃の雰囲気下で
常時2.8Vを印加したところの初期容量に対する1000時間
後の容量減少率、初期の容量、内部抵抗を第1表のNo.1
で示した。No.2は本発明においてフッ素樹脂処理のみ行
っていないもの、No.3,4は従来の活性炭繊維布および活
性炭繊維ペーパに黒鉛を担持させたキャパシタの特性を
示している。本発明のものは特に信頼性の面で従来のも
のに比べ優れている。さらにフッ素樹脂溶液の濃度は5
重量%以上を用いるとペーパの抵抗が増大するため、キ
ャパシタの特性は逆に悪くなった。
(実施例2) 黒鉛微粉末(平均粒径5ミクロンの鱗状黒鉛)、活性
炭繊維(長さ2〜3mm、比表面積2000m2/gのフェノール
系)、パルプ(クラフトパルプ)、分散剤(ポリエチレ
ングリコール)とさらにピッチ系炭素繊維(2000℃で焼
成、長さ2〜3mm)とを抄造して黒鉛微粉末,活性炭繊
維,パルプ,炭素繊維がそれぞれ20対35対10対35の活性
炭繊維ペーパ(厚み550ミクロン、坪量130g/m2)を得
た。分散剤はペーパにほとんど残留していなかった。こ
のものをコロイダルカーボン水溶液に浸漬後130℃で0.5
時間熱風乾燥、次に0.5重量%のフッ素樹脂水溶液に浸
漬した後、遠赤外線を用いて150℃で乾燥する。このよ
うな成型体を直径6mmに打ち抜いたところ、発生粉塵は
実施例1のものよりさらに少なかった。なお、コロイダ
ルカーボンの担持量は10g/m2であった。このようにして
得られた分極性電極の片面にアルミニウム層をプラズマ
溶射法を用い200μm形成し図に示したコイン型キャパ
シタを構成した。セパレータには、直径10mmのポリプロ
ピレン製多孔膜を用いた。このセパレータを介し上記分
極性電極を相対向させた後、テトラエチルアンモニウム
のホウフッ化塩(Et4NBF4)を電解質とした1モル/lの
プロピレンカーボネートを電解液として注入後封口し、
コイン型キャパシタを作成した。このキャパシタを2.8V
で充電後1mAで定電流放電し特性を得た。容量は0.13F、
内部抵抗38Ω、また70℃の雰囲気下で常時2.8Vを印加し
たところ初期容量に対する1000時間後の容量減少率はナ
イマス2.0%であった。本発明のものは特に内部抵抗が
低く、信頼性の面で従来のものに比べ優れている。
同様な効果はフェルト状の活性炭繊維についても見ら
れた。
(実施例3) 実施例1,2に用いた活性炭繊維ペーパ製分極性電極
を、それぞれあらかじめ比重1.1のコロイダルカーボン
水溶液と0.5重量%のフッ素樹脂水溶液とを混合した水
溶液に浸漬した後遠赤外層線もちいて150℃で乾燥し
た。このような成型体を直径6mmに打ち抜いたときの発
生粉塵は実施例1,2と同様少く、また黒鉛の担持量にも
変化は見られなかった。このようにして得られた分極性
電極を用いてコイン型キャパシタを構成したところ、70
℃の雰囲気下で常時2.8Vを印加した時の初期容量に対す
る1000時間後の容量減少率、初期の容量、内部抵抗いず
れも実施例1,2と変わらなかった。このようにコロイダ
ルカーボンとフッ素の担持を同時に行うことができる。
(実施例4) 実施例1,2に用いた活性炭繊維布とペーパ状活性炭繊
維分極性電極を、それぞれあらかじめ比重1.1のコロイ
ダルカーボン水溶液と2.0重量%のフッ素樹脂水溶液と
を混合した水溶液に浸漬後遠赤外線を用いて150℃で乾
燥し、さらに150℃圧力110kg/cm2で10分間加熱,加圧し
た。厚みはそれぞれ0.4mmになった。またこのような成
型体を直径6mmに打ち抜いたときの発生粉塵は実施例1,
2,3に比べ著しく少なくなった。このようにして得られ
た分極性電極を用いてコイン型キャパシタを構成したと
ころ、70℃の雰囲気下で常時2.8Vを印加した時の初期容
量に対する1000時間後の容量減少率、初期の容量、内部
抵抗いずれも実施例1,2,3と比較したところ信頼性のみ1
0〜20%良くなっていた。
(実施例5) 正極側分極性電極として実施例1のNo.1と同様な電極
を用い、負極としてSnとCdの比が85:15の合金(ウッド
合金)にリチウムを吸蔵させた非分極性電極を用いて電
気二重層キャパシタを作成した。本実施例においても他
の構成材料は実施例1と同様である。このキャパシタは
3Vの電圧、0.23Fの容量を示した。
本発明の分極性電極は、上記のような電気二重層キャ
パシタのみならず、電池やエレクトロクロミックディス
プレイ等に広く使用できる。
発明の効果 以上のように、本発明によれば従来よりエネルギー密
度の高い、低抵抗でしかも均一な分極性電極が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の分極性電極を用いた電気二重層キャパシタ
の構成を示す図である。 1……分極性電極、2……集電体、3……セパレータ、
4……ガスケット、5……封口板、6……ケース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−67617(JP,A) 特開 昭61−26209(JP,A) 特開 昭62−40011(JP,A) 特開 昭61−26207(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】黒鉛微粉末、活性炭繊維、パルプおよび分
    散剤の混合物を抄造して得た活性炭繊維ペーパをコロイ
    ダルカーボン溶液とフッ素樹脂溶液あるいはこれらの混
    合溶液に浸漬し、その後乾燥して活性炭繊維ペーパに黒
    鉛とフッ素樹脂を担持させた分極性電極の製造法。
  2. 【請求項2】活性炭繊維ペーパに、炭素繊維を含んだも
    のを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の分極性電極の製造法。
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